クランクシャフトは内燃エンジンの一部です。これはコンロッドクランク装置の主要な要素です。これにより、ピストンの往復直線運動を連続回転運動に変換できます。往復直線運動は、燃焼室での燃料と酸化剤の混合物の連続的な爆燃によるものです。
一般的な
クランクシャフトはいくつかの整列したジャーナルで構成されており、そのジャーナル上で回転します。
これらのベアリングの間には偏心クランクピンがあり、そこにコンロッドが取り付けられています。
偏心率E (クランク ピンの軸とジャーナルの軸の間の距離) は、ピストンのストロークC を定義します。C = 2 Eとなります。この距離がエンジン排気量を部分的に決定します。
クランクピンは質量によってベアリングに接続されています (各クランクピンの間にジャーナルが常にあるわけではないことに注意してください。たとえば、ルノー ドーフィーヌには 4 つのクランクピンに対して 3 つのジャーナルしかありませんでした)。
さらに、質量によりクランクシャフトの動的バランスが可能になります。その目的は、ピストンの往復運動とクランク システムの非対称性による振動を軽減することです。
直列シリンダーを備えたエンジンの場合、各コンロッドにクランクピンがあります。
建築
- 単気筒エンジンのクランクシャフト
点火時期は360°です。
- 複気筒エンジンのクランクシャフト
2 気筒エンジンでは、2 つのクランクピンを揃える (360° 点火タイミング) ことも、反対にする (180° 点火タイミング) こともできます。 2 本のクランクピンの間にピンが存在することは必須ではありません。 2 気筒ボクサー エンジンでは、2 つのクランクピンが正反対に配置されています (180° タイミング)。 4気筒（フラットフォー）と6気筒フラット（フラットシックス）も同様です。
- 直列3気筒エンジンのクランクシャフト
直列に配置された 3 気筒エンジンでは、タイミングは通常 120° です。このタイプのクランクシャフトはスマートエンジンで使用されます。
180° ウェッジ (特定の Laverda 1000 モデル) も確認されました。
- 直列4気筒エンジンのクランクシャフト
4 気筒エンジンでは、外側の 2 つのクランクピンは一列に配置され、内側の 2 つのクランクピンは外側のクランクピンに対して 180 度の位置に配置されます。
- 直列6気筒エンジンのクランクシャフト
6 気筒エンジンでは、タイミングは 120°です。クランクピンは2×2で並んでいます。写真のクランクシャフトの場合です。
- V 字型エンジンでは、ほとんどの場合、クランクピンごとに 2 本のコネクティング ロッドが横に並んでいる (わずかに伸びたクランクピン) か、または十字に配置されています (ハーレーダビッドソン)。
組み立ての種類と方法
静圧ベアリングを備えた一体型クランクシャフト
このタイプのクランクシャフトは剛性が高く、より多くのクランクピン、つまりより多くのピストンを取り付けることができます。静圧ベアリングは圧力下でオイルを循環させる必要があるため、導入にコストがかかります。このため、このクランクシャフトは大排気量エンジンに使用されます。これは自動車、船舶、建設機械などに当てはまります。
一体型クランクシャフトでは、2 つのハーフベアリングがクランク ピンの周りにねじ込まれている取り外し可能なコネクティング ロッドを使用する必要があります。 2 つのハーフリングがコンロッド部分に挿入されます。特殊な形状により、コンロッドとクランクピンの間の油膜の連続性を維持することができます。
一般にエンジンブロックと呼ばれるフレームとジャーナルでのクランクシャフトの間の接続にも同じことが当てはまります。圧力のかかったオイルがすべてのジャーナルに供給されます。次に、マスを貫通する穴を介してクランクピンに配線されます。
組み立て済みクランクシャフト、ローリングベアリング
このタイプのクランクシャフトは部品の加工が簡単なため安価です。クランクピンとして機能する軸と 2 つの軸付き質量で構成されています。組み立て済みのクランクシャフトは剛性が低いため、小排気量の単気筒エンジンによく使用されます。これは、たとえば、モペット、スクーター、チェーンソーの場合に当てはまります。
クランクシャフトは、一体型コンロッドがクランクピンとして機能する車軸に挿入されると組み立てられます。コネクティングロッドとアクスルの間のピボット接続は、ニードルケージによって提供されます。
製造業
クランクシャフトは通常、低比出力(最大 40kW/l) のエンジン用に GS 鋳鉄で作られています。スーパーチャージャー付きまたはターボチャージャー付き (比出力 40 ～ 60 kW/l) のより強力なエンジンの場合、クランクシャフトは鍛造高合金鋼で作られています。
このようにして得られたクランクシャフトは一体型であり、取り外し可能なコネクティングロッドの使用を必要とする。
摩擦部分であるジャーナルやクランクピンは、表面状態に細心の注意を払って精密に加工されています。次に、硬度を高めて摩耗率を下げるために表面熱処理が施されます。
静圧ベアリングを備えたクランクシャフトの場合、傾斜した穴がバランスウェイトを通過してクランクピンを最も近いジャーナルに接続します。これらの穴により、オイルが圧力下でコンロッドとクランクピンの境界面に供給されます。これらの穴は上の写真に表示されます。
動的バランスは、質量の幾何学的形状によって大まかに得られ、質量の周囲に浅い穴あけによって調整されます。これらの穴は写真で確認できます。
車両への取り付け
ほとんどのエンジンは単一のクランクシャフトを使用しますが、複数のクランクシャフトが使用されます（1000 アリエルでは前後に 2 本のクランクシャフト、スズキ 500 グランプリでは正方形に 4 つのクランクシャフトなど）。
通常、エンジンは車両軸に対するクランクシャフト軸の位置に応じて横型または縦型と言われます。
エンジンタイミング配分
- クランクシャフトにより、シリンダー間で異なる時間 (吸気、圧縮、燃焼/膨張、排気) を分配できます。たとえば、2 気筒エンジンでは、クランクシャフトは次の分布になるように構築する必要があります。
- シリンダー1:
- 時間 1: 流入または燃焼/膨張
- ステージ 2: 圧縮または排気
- シリンダー2:
- 時間 1: 圧縮または排気
- 時間 2: 流入または燃焼/膨張